隧道工程地质及水文地质条件浅析

隧道工程地质及水文地质条件浅析

王野

王野

哈尔滨硕泰建设工程有限公司哈尔滨150000

摘要：由于修建隧道的周期较长，而且在修建隧道的过程中，存在很多因素会对隧道工程的施工产生影响，例如水文地质条伴会在修建隧道工程过程中发生变化。这种变化很容易导致各种地质灾害的发生，引起周围生态环境改变。为了能够避免和降低隧道施工风险的出现，有必要针对隧道施工环境的水文地质条件进行探讨。以下主要是论述了隧道工程相关的地质条件，以及水文地质环境变化对隧道工程的影响，并通过实例分析提出了相应的施工建议。

关键词：工程地质；水文地质；围岩类别；施工建议

区别于其他的土木工程，隧道工程具有极强的隐秘性，而且施工周期较长，在施工的过程中也需要穿过复杂的地质环境。特别是在长隧道的施工过程中，通常从现场的勘查工作到施工完毕，需要花费五、六年的时间。而且，施工隧道的水文地质环境并不是一成不变的。在工程勘查初期所发现和记录的水文地质环境，通常和施工时所遇到的水文地质环境有着一定的差异。隧道施工过程中水文地质条件的变化，通常和该地区的大气降水量以及补给含水层的水位有着很大的关系。而且，在实际的施工过程中所获得的水文地质资料大都是在二十世纪八十年代左右测定的，随着时间的推移，这些数据很难符合当前的实际施工情况。因此，为隧道施工带来了困难。除此之外，在隧道施工的同时，很少会注意到施工对周围生态环境的影响，而且也缺少水文地质变化对隧道自身影响的重视：进而导致在隧道施工过程中出现底鼓等事故，以及在隧道建成后导致新的水文地质环境发生变化和其他工程地质问题的出现。因此，针对上述出现的种种问题，极有必要论述和隧道工程相关的地质条件，以及水文地质环境变化对隧道工程的影响。现通过实例分析提出了相应的施工建议，以求在隧道施工中尽可能的减少事故的发生，以及能够做到对周围地质环境和生态环境造成最小的影响。

1.隧道工程地质及水文地质测绘目的

隧道工程测绘工作是对工程区域地质及水文地质内容的全面汇总.是工程设计与建设的前提条件工程地质勘查研究并且勘查工程所在区的具体地质、地貌以及水文状况，最后依据合适的比例将勘查结果缩放在具体的地形图上面、测绘的时候.依据设计所在的具体阶段.可能比例尺也会出现调整和变动水文勘查的时候一个最基础的工作就是水文测绘，工作来讲，具体包括了如下几个方面：地下水形成状况，包括气象和水文等诸多的因素：地质特点.要明确地貌特征：相关的排流，明确相关的补给：含水层的具体分布状况。

2.与隧道工程相关的地质条件

2.1地下水和地表水

在隧道施工的过程中必须要考虑到隧道施工路线中是否要经过某些河流，因为地表水的含量变化会对隧道后期的安全造成影响，这就要求在施工之前，要尽可能获得该区域的降水量等详细水文信息，以此为依据为隧道施工提供充足的理论基础，以确保隧道施工和建成后的安全性。通常我们将地下水类型分为以下几种：第一，孔隙承压水；第二，上层滞水；第三，基岩裂隙水。这三种类型的地下水受到不同自然因素的影响，同时也是隧道施工过程中必须要考虑的因素。除此之外，地下水水位的变化也影响隧道工程施工。

2.2地形和地貌

地形和地貌影响隧道施工的主要原因是，根据地形和地貌可以分析出该地区地下的岩石分布以及地质构造等因素。根据初步的分析结果可以设计出相应的施工方案以及对于施工过程中可能出现的安全隐患给予及时预防。

2.3地质构造

需要考虑到两个主要因素：一是施工区域的地质构造；区域地质构造和施工区域所处位置有关。二是隧道区主要工程地质构造。

3.水文地质环境变化对隧道工程的影响

3.1地下水位变化对地基承载力的影响

地下水位变化对地基承载力的影响主要表现在砂土类上，特别是施工用的细砂和粉砂。有研究表明，在实际的隧道施工中，细砂的饱和状态比潮湿状态的承载力有所降低，粉砂在饱和状态下比潮湿状态还有所降低。当粉砂和细砂由饱和状态变为潮湿时，在表面上看起来承载力是增加了，但是在实际情况中，这种状况会导致承载力的下降。地下水位下降可能是由于地面沉降、地面塌陷造成的。位于饱和砂土中的建筑物在地下水大幅度下降时不但会失去支撑力，同时在增加了自重应力，进而导致沉降更加严重。

3.2地下水位变化对隧道工程使用材料的腐蚀性影响

《岩土工程勘察规范（GB50021—2009）》和《公路工程地质勘查规范（JGJC20—2011）》中均指出，I、Ⅱ类环境无干湿交替作用时，根据环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀介质硫酸盐含量数值（界限指标）应乘以1.3。从这个规定中，我们可以得出结论：干湿交替作用可以对建筑物造成影响，进而使混凝土结构对硫酸盐腐蚀的抵抗能力降低。

3.3地下水的冻胀作用对隧道工程的影响

尤其是严寒地区的隧道施工中，应该考虑到在隧道施工中可能遇到的地下水，因为水的特殊性，在严寒时会因冻胀作用而发生迁移和重新分布，形成冰夹层或是冰锥等，进而导致隧道地基或是其他结构的冻胀、融沉，使得隧道发生变形，轻者出现裂缝，严重时则可以影响隧道的正常使用。

3.4地质构造对施工材料使用的影响

在不同施工区域，因为会遇到不同地质情况（岩石的成分、结构的紧密程度等），这或多或少的会对施工中材料的使用产生影响，例如在地质构造较为疏松的结构中，地下水和地表水会严重影响地质构造的坚固性，同时也会对建筑材料产生腐蚀。因此，应该选择优质的抗腐蚀性和抗冲击能力强的材料，可以考虑采取在可能出现渗流溢出的部位铺设反滤层等措施。

4.隧道施工实例分析

以山岭隧道为例，在山岭隧道通常是建立在天然的地层当中的。因此，山岭隧道的位置选择和具体的施工设计等很多详细细节的决定，和水文地质条件有着极为密切的联系。尤其是地质条件起着尤为重要的作用，地质条件包括岩层、地质构造、岩层状态、风化程度以及岩石的成分含量等。除此之外，隧道所处深度以及深度和地形变化的关系，地层的含水量、温度变化和所含气体成分等和山岭隧道的施工也有着极为重要的联系。基于上述因素，在隧道工程的前期勘查设计中，应该特别重视工程地质工作。尤其是对重点隧道工程的施工工程进行详细的水文地质条件勘查，有必要详细的进行区域性工程地质调查、测绘，并加强地质勘探和试验工作。而对于地下水相对丰富和年降水量丰富的施工区域，应该进行地下水的动态观测，并依此计算出隧道的涌水量。水文地质条件和隧道工程有着密切的联系，同时也是相互作用的。在水文地质条件相对简单的区域，有利于隧道工程的施工，而且也可以减少施工所需的成本；但是在水文地质条件相对复杂的区域，会给隧道的施工带来很多的麻烦，包括前期的勘查和后期的施工需要考虑的因素很多。因此，应该加强隧道工程中的水文地质环境勘查工作，有利于隧道工程施工选取合理的截、堵、引、排水措施，避免隧道建设和运营期间，发生各种工程地质、环境地质问题。

5.结语

隧道施工中主要的工程地质及水文地质问题为：（1）由于围岩较破碎，进而导致断层破碎带处易形成导水通道，故进行必要的地质超前预报工作对隧道施工具有重要的意义。同时，在施工过程中加强施工管理并及时进行防护作业，可有效地杜绝因涌水及地下水位异常变化对施工和当地居民造成较大的影响和经济损失。（2）因隧道所处地段岩石风化程度不一，工程地质条件较为复杂。在施工的整个过程中，应注意做好边坡防护及变形观测，同时应在隧道施工关键部位及时施作支护并保证施工质量，以保证隧道周边的安全。

参考文献：

[1]曹锐，吕玉香，裴建国.南川黄泥垭隧道工程对水文地质条件的影响分析[J].中国岩溶，2017，36（5）：691-696.

[2]黄洪.岩溶隧道工程水文地质条件浅析[J].江西建材，2017（7）：194-194.

[3]彭承梁.岩溶隧道水文地质分析与涌水量预测[J].中国战略新兴产业，2018，No.164（32）：143.